麦秸还田与水分管理对机插水稻土壤特性、分蘖成穗、和稻米品质的影响

摘要

麦秸是小麦收获后留在田里的麦草，含有丰富的矿质元素，是宝贵的自然资源。麦秸直接还田已成为秸秆综合利用最直接、最经济的重要技术途径，在生产上已经广泛利用，能够增产培肥，然而麦秸还田后可能存在使机插水稻植株形成僵苗、降低有效穗数等问题。适宜的水分管理对机插水稻生产尤为重要，适当的水分管理有利于物质的同化积累、改善群体质量、增加有效穗数，最终增加产量。因此，麦秸还田和水分管理对促进机插水稻实现“高产、优质、高效、生态、安全”显得十分重要。
　　本论文以常规稻淮稻5号、南粳9108和杂交稻徐优401、甬优2640为材料，通过麦秸还田和水分管理处理，测定分析了不同类型水稻成熟期产量构成及稻米品质性状、分蘖发生的蘖位特征、分蘖成穗特性以及群体干物质、氮素积累特征及土壤碳库组成，同时，测定了不同水分管理条件下小麦秸秆腐解特征。主要研究结论如下:
　　1.土壤总有机碳含量及活性有机碳含量随土层深度增加而下降。麦秸还田处理显著提高了土壤总有机碳和活性有机碳含量，总有机碳含量提高3.08％-19.74％;干湿交替水分处理也增加了0.01％-10.09％的土壤总有机碳含量。麦秸还田处理增加了土壤中细菌、真菌、放线菌的数量，提高了12.67％-46.22％的微生物量有机氮;干湿交替水分处理增加了土壤中真菌数量，降低了细菌和放线菌数量，提高了0.48％-7.84％的微生物量有机氮。麦秸还田处理、干湿交替水分处理均增加土壤转化酶和脲酶活性。土壤中麦秸快速腐解期在0-60d之内，大部分C素和N素在0-60d内分解，而P素和K素在0-10d内分解了大部分。干湿交替水分处理降低了秸秆腐解速率，在水稻生育期内秸秆腐解总量也有所降低。
　　2.麦秸还田处理、干湿交替水分处理提高分蘖有效临界期到成熟期叶片SPAD值以及抽穗期、抽穗后30天功能叶片净光合速率，增加了分蘖临界叶龄期到成熟期干物质积累量、干物质积累比率和积累速率以及氮素积累量、氮素吸收比率和吸收速率，提高了水稻抽穗后干物质和氮素的表观转移量、转移率和对籽粒的贡献率以及氮素回收利用率和农学利用率。麦秸还田处理比无麦秸还田处理水稻氮素回收利用率提高4.94％-10.55％、干湿交替水分处理比常规水分处理水稻氮素回收利用率提高7.23％-14.72％。
　　3.常规灌溉条件下，无麦秸还田的机插常规稻分蘖起始蘖位为3/0，分蘖发生的主要蘖位为4/0、5/0、6/0，有麦秸还田的机插常规稻起始蘖位为4/0，分蘖发生的主要蘖位为5/0、6/0;在干湿交替灌溉条件下，无论麦秸是否还田，机插常规稻起始蘖位为3/0，分蘖发生的主要蘖位为4/0、5/0、6/0，即麦秸还田处理抑制了机插常规稻3/0分蘖的发生，而干湿交替灌溉处理逆转了麦秸还田的抑制效应。无论是麦秸还田与否，无论是常规灌溉或干湿交替灌溉，机插杂交稻的一次和二次分蘖发生较常规稻均提前一个叶位。从分蘖成穗率来看，机插常规稻以4/0、5/0、6/0蘖位较高，在69.62％以上;机插杂交稻以3/0、4/0、5/0、6/0蘖位较高，在76.47％以上，并且麦秸还田处理大于无麦秸还田处理，干湿交替灌溉处理高于常规灌溉处理，且干湿交替灌溉处理增加的效应大于麦秸还田。机插常规稻分蘖成穗比例中位分蘖最高，高位分蘖最低，机插杂交稻则以中位分蘖和低位分蘖较高，高位分蘖最低。麦秸还田降低了机插水稻低位分蘖及总的分蘖成穗比例，而干湿交替灌溉提高了低位分蘖及总的分蘖成穗比例。单个茎蘖对群体穗产量的贡献率，以主茎穗贡献率最高，常规稻在25.44％-28.76％，杂交稻在20.32％-23.76％。而不同部位茎蘖对群体穗产量以一次分蘖贡献率最大，常规稻以5/0和6/0的穗数及蘖位产量贡献率最高，杂交稻以4/0和5/0的穗数及蘖位产量贡献率最高，其中麦秸还田处理高于无麦秸还田处理，干湿交替灌溉处理高于常规灌溉处理。麦秸还田降低了水稻成熟期有效穗数，增加了穗粒数，而干温交替灌溉处理增加了成熟期有效穗数及穗粒数，麦秸还田处理和干湿交替灌溉处理对水稻千粒重和结实率影响不显著。本试验条件下，以麦秸还田和干湿交替灌溉互作条件下水稻产量最高、灌溉水利用效率最大。
　　4.麦秸还田处理对增加水稻颖果长度有促进作用，对颖果宽度和厚度影响较小。干湿交替水分处理能够提高颖果长度和厚度，对颖果宽度影响较小;各处理颖果大小以麦秸还田和干湿交替水分处理最高。麦秸还田与干湿交替灌溉处理能增加稻米出糙率、精米率、整精米率，并且水分管理的效应大于麦秸还田处理。麦秸还田处理的水稻稻米品质垩白粒率低于无麦秸还田处理的1.42％-19.17％;干湿交替水分处理比常规水分处理垩白粒率降低4.46％-25.66％。麦秸还田处理提高了稻米总蛋白和谷蛋白含量，与无麦秸还田分别增加了1.98％-12.18％和0.82％-12.72％，清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白含量差异不显著;干湿交替水分处理也提高了稻米总蛋白和谷蛋白含量，与常规水分处理相比，分别增加了6.68％-15.50％和4.67％-15.87％。麦秸还田处理增加了稻米直链淀粉含量、稻米消减值，降低了支链淀粉含量、稻米崩解值和胶稠度，而干湿交替水分处理反之。麦秸还田处理和干湿交替水分处理增加了稻米淀粉结晶度，增强了稻米淀粉晶体结构稳定性。

目录

声明

摘要

第一章 文献综述

1 麦秸还田研究进展

1．1 麦秸还田对水稻分蘖发生的影响

1．2 麦秸还田对水稻产量的影响

1．3 麦秸还田对水稻稻米品质的影响

2．干湿交替灌溉的研究进展

2．1 干湿交替灌溉对水稻分蘖的影响

2．2 干湿交替灌溉对水稻产量的影响

2．3 干湿交替灌溉对水稻稻米品质的影响

3．本研究目的与意义

4 技术路线

参考文献

第二章 麦秸还田、水分管理对土壤碳库特性的影响

1 材料与方法

1．1 试验地点

1．2 试验设计与田间管理

1．3 试验取样与测定方法

1．4 数据处理

2 结果与分析

2．1 不同处理对土壤总有机碳和活性有机碳组分的影响

2．2 秸秆腐解规律

2．3 土壤微生物数量

2．4 土壤酶活性

2．5 微生物数量及土壤酶活的相关性分析

3 讨论与小结

参考文献

第三章 麦秸还田、水分管理对机插水稻光合物质积累和氮素吸收利用的影响

1 材料与方法

1．1 试验地点

1．2 试验设计与田间管理

1．3 试验取样与测定方法

1．4 分析方法

1．5 数据分析

2 结果与分析

2．1 叶片光合特性

2．2 干物质积累和转运

2．3 氮素吸收利用

2．4 干物质和氮素积累利用与产量的相关性

3 讨论

3．1 水稻干物质积累、转运特性及其与产量的关系

3．2 水稻氮素积累、氮素利用效率及其与产量的关系

参考文献

第四章 麦秸还田、水分管理对不同类型水稻机插分蘖成穗利用的影响

1 材料与方法

1．1 供试材料

1．2 试验设计与田间管理

1．3 调查与计算方法

1．4 数据分析

2 结果与分析

2．1 实际产量和灌溉水利用效率

2．2 产量构成

2．3 分蘖发生

2．4 成穗特性

2．5 分蘖成穗比例

2．6 分蘖穗产量构成

3 讨论与小结

参考文献

第五章 麦秸还田、水分管理对机插水稻品质性状的影响

1 材料与方法

1．3 试验取样与测定方法

1．4 数据分析

2 结果与分析

2．1 麦秸还田和水分管理对机插水稻加工品质和外观品质的影响

2．2 麦秸还田和水分管理对机插水稻营养品质和蒸煮品质的影响

2．3 麦秸还田和水分管理对稻米RVA谱特征值的影响

2．4 麦秸还田和水分管理对稻米晶体结构的影响

2．5 直链淀粉含量和颖果长宽厚比值与消减值、崩解值、结晶度的相关性分析

3 小结与讨论

参考文献

第六章 全文讨论与结论

1 讨论

2 结论

3．创新点及需要进一步研究的问题

3．1 创新点

3．2 需要进一步研究的问题

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的学术论文